[發(fā)明專利]一種低密度Fe-Mn-Al-C熱軋Q＆P鋼及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811467699.7
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109554621B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁國;李云杰;康健;毛起佳;王曉暉;李振壘;王國棟
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/06;C21D8/02;C22C33/04
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明屬于鋼鐵合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低密度Fe?Mn?Al?C熱軋QP鋼及其制造方法。按重量百分比計，低密度熱軋QP鋼的化學(xué)成分按重量百分比為：0.22～0.25％C，2.8％～3.2％Mn，1.8～2.2％Al，余量為Fe。實驗鋼在控制軋制后在線空冷至280～340℃，隨后爐冷至室溫，最終獲得少量鐵素體、馬氏體和殘余奧氏體的復(fù)相QP組織，抗拉強度≥1135MPa，延伸率19％。與現(xiàn)有QP鋼相比，本發(fā)明通過合理成分設(shè)計，降低實驗鋼密度，并且減弱馬氏體相變對冷速的依賴，以空冷取代淬火過程，克服在線低溫淬火(Ms以下)帶來的組織性能不均勻及板形不良等難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低密度Fe-Mn-Al-C熱軋QP鋼及其制造方法。

背景技術(shù)

隨著能源、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的矛盾日益突出，汽車行業(yè)朝著節(jié)能、降耗、低碳、環(huán)保、綠色的方向發(fā)展，這對汽車用材料提出新的挑戰(zhàn)。輕量化、安全性是衡量汽車材料的重要指標(biāo)，因此設(shè)計與開發(fā)低密度高強塑性材料尤為重要。此外，在鋼鐵企業(yè)面臨產(chǎn)能過剩、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)失衡、高能耗等嚴(yán)峻形勢，急需開發(fā)減量化工藝的高品質(zhì)綠色鋼材材料。

淬火-配分(QP)鋼被譽為第三代最有潛力的汽車用高強鋼，目前經(jīng)歷20余年的研究。基于淬火配分理念演變出一系列研究工藝，如：Q-P-T、QTP等，這些衍生工藝和傳統(tǒng)工藝同為冷軋之后采用熱處理來獲得QP組織，步驟繁雜。國內(nèi)僅有少數(shù)幾家鋼鐵公司能生產(chǎn)工業(yè)化產(chǎn)品，均為冷軋退火工藝，生產(chǎn)成本高，限于部分高端車型的應(yīng)用。

近來年，熱軋QP工藝得到關(guān)注，熱軋QP工藝能實現(xiàn)在線淬火及配分，大幅度的簡化傳統(tǒng)生產(chǎn)方式。但是現(xiàn)有熱軋QP研究嚴(yán)重依賴在線快速冷卻，低溫淬火控制難，導(dǎo)致板形不良、組織性能不均勻等問題，制約其進(jìn)一步工業(yè)化應(yīng)用。此外，當(dāng)前大部分研究獲得的QP組織中殘余奧氏體含量較低，普遍低于15％，使得高強度(大于1100MPa)的QP組織難以獲得良好的均勻及斷后延伸率。因此，開發(fā)高強塑積新型熱軋QP鋼以及相應(yīng)易于控制的生產(chǎn)工藝迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有QP研究中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種低密度Fe-Mn-Al-C熱軋QP鋼及其制造方法，通過成分設(shè)計來弱化馬氏體相變對冷卻速度的依賴，實現(xiàn)空冷獲得馬氏體，而不是像傳統(tǒng)熱軋QP鋼工藝中需要淬火，解決淬火溫度難控制的問題。同時，提高組織中殘余奧氏體含量，提升綜合力學(xué)性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種低密度Fe-Mn-Al-C熱軋QP鋼，按重量百分比計，化學(xué)成分為：0.22～0.25％C，2.8％～3.2％Mn，1.8～2.2％Al，余量為Fe。

所述的低密度Fe-Mn-Al-C熱軋QP鋼的制造方法，按以下步驟進(jìn)行：

1)冶煉、鑄造

按化學(xué)成分轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉+真空爐精煉，鑄造成鑄坯或錠；

2)加熱、熱軋

將鑄坯或錠加熱至1190～1210℃，保溫1～1.5h，粗軋開軋溫度在1170～1190℃，粗軋為2～3個道次，累計變形量為50～70％得到中間坯；待中間坯溫度降低降至920～930℃時進(jìn)行4～6道次精軋，終軋溫度在870～890℃，累計變形量為75～90％；

3)在線冷卻及配分

精軋后的軋件從870～890℃空冷卻至280～340℃，隨后置于預(yù)先加熱至280～340℃的電阻爐內(nèi)，隨爐冷卻至室溫。

所述的低密度Fe-Mn-Al-C熱軋QP鋼的制造方法，熱軋QP鋼顯微組織中，鐵素體的體積分?jǐn)?shù)為10～15％、殘余奧氏體的體積分?jǐn)?shù)為20～25％，其余為馬氏體。